Американські хіміки синтезували проведений полімерний матеріал, в якому провідність забезпечується наявністю в структурі радикалів, а не системи пов'язаних подвійних зв'язків. За своєю провідністю цей матеріал не поступається стандартним проведеним полімерам зі зв'язаними зв'язками, але при цьому прозорий і не вимагає введення в свою структуру додаткових джерел електронів, пишуть вчені в статті в.
Відомо, що деякі полімерні матеріали можуть проводити електричний струм, однак перенесення електронів у полімерних матеріалах принципово відрізняється від механізмів провідності в твердих кристалах: він визначається наявністю в молекулі системи сполучених подвійних зв'язків. Типовим прикладом проведеного полімеру служить поліанилін, в якому бензольні кільця пов'язані один з одним через атом азоту, в результаті чого утворюється система пов'язаних лід-орбіталів, яка і сприяє транспорту електронів.
Однак у аніліна і подібних до нього матеріалів є свої недоліки. Зокрема, жоден з цих полімерів не прозорий, що потрібно для деяких застосувань матеріалів, що проводять. Крім того, вихід реакцій під час синтезу полімерних сполук зазвичай досить невеликий. Нарешті, для поліпшення провідних властивостей такі матеріали вимагають додавання спеціальних джерел носіїв заряду, які знижують стійкість роботи матеріалів.
Американські хіміки під керівництвом Браяна Будуріса (Bryan W. Boudouris) виявили полімерне з'єднання з іншим механізмом провідності, який не вимагає наявності пов'язаних зв'язків. Таким з'єднанням виявився PTEO - полі (4-гліцидоксі-2,2,6,6-тетраметилпіперидиноксил) - радикальний полімер, у якого атом кисню в кожному мономері містить неспарений електрон. Однак якщо у інших відомих полімерів такого типу максимальна провідність не перевершує 0,01 сіменса на метр, то у синтезованої речовини вона виявилася відразу на три порядку вище - до 28 сименсів на метр, що співмірно з показниками кращих полімерів зі зв'язаними зв'язками.
Основна трудність при використанні такого типу полімерів - це необхідність стежити за станом атомів з незаповненою електронною оболонкою. У проведений стан цей полімер переходить при випалюванні протягом двох годин при 80 градусах Цельсія, що призводить до взаємодії радикальних ділянок молекули між собою. При цьому для того, щоб ефективність відпалу була максимальною, з'єднання повинно володіти досить низькою температурою скловування - такою, щоб при випалюванні наявність радикальних груп зберігалося.
Щоб кількісно описати появу провідності у полімерного матеріалу, вчені змоделювали зміну структури матеріалу при випалюванні за допомогою методу Монте-Карло. Виявилося, що така обробка призводить до взаємного проникнення окремих полімерних ланцюжків один між одним, що в свою чергу стає причиною взаємодії електронних оболонок з нескомпенсованими електронами, можливості їх перенесення та утворення єдиного провідного ланцюга.
Вчені відзначають дві важливі особливості отриманого матеріалу. По-перше, він не вимагає введення в структуру додаткових допуючих з'єднань (і спроби такої модифікації ніяк не позначаються на його провідності). По-друге, автори роботи звертають увагу на оптичні властивості полімеру: на відміну від всіх інших провідників, плівки PTEO прозорі.
При цьому, однак, варто відзначити і важливий недолік отриманого матеріалу: максимальна довжина провідної ділянки, яку вдалося отримати вченим, поки не перевершувала 0,6 мікрометрів. Тому для того, щоб цей полімер дійсно можна було використовувати в електронних пристроях (наприклад, при виробництві сенсорних екранів), хімікам необхідно знайти спосіб збільшити цю довжину, можливо, за рахунок створення композитних структур з якимись іншими полімерними сполуками.
Об'єднання в єдину систему декількох речовин з різними функціями часто використовується і для поліпшення властивостей традиційних проведених полімерів з каркасом зі зв'язків. Наприклад, якщо прямо до полімерного каркасу приєднати окислювально-відновлювальні ділянки, то їх можна використовувати в літій-іонних батареях з високою швидкістю зарядки. А якщо проведені полімери поєднати в композитний матеріал з непровідним, але пружним з'єднанням, то можна зробити гнучкий матеріал, що підходить для отримання нашкірних електронних пристроїв.